OpenTK学习笔记

OpenGL定义

OpenGL被定义为”图形硬件的一种软件接口”.实质上是3D图形和模型库,具有高度可移植性,具有非常快的速度。

OpenGL架构

术语pipeline常用于阐述彼此紧密联系的一系列事件
管线（pipeline）是一个过程，可能涉及两个或多个独特的阶段或步骤。应用程序进行OpenGL函数调用时，这些命令被放置在一个命令缓冲区，该缓冲区最终填满了命令，定点数据，纹理等东西，缓冲区被刷新时，命令和数据就传递给下一个阶段

OpenGL Application(应用程序)： Geometry （几何），texture(纹理)
                           ↓ 
     Vertex data  (顶点数据)：lighting（光照），transform(变换)，scale(缩放)
                           ↓
              Geometry(几何)：Rasterization(光栅)，clipping（剪裁）
                           ↓
                 Fragment(段):frog(雾) ,texture(纹理)
                           ↓
       Framebuffer（帧缓冲区）:Stencil（蒙版）,alpha（透明度）,z-tests（深度测试）,blending（混合）
                           ↓
                   Eyeballs（眼球）

OpenGL坐标

屏幕坐标系：横轴是X轴，纵轴是Y轴，分别向右是正方向，向下是正方向，原点在左上角。
数学坐标系：原点在左下方，向上是X轴的正方向
OpenGL3D坐标系： 与数学坐标系相似，左下角是原点，向右和向上是正值。添加第三个量Z轴。z轴方向从屏幕内部指向屏幕外部。

OpenGL空间位置变换

1. 视图矩阵
   表示观察者或者是相机的位置以及朝向。架设相机的过程
   Matrix4 mx4 = Matrix4.LookAt(0f, 0f, 5f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f);
   前三个参数表示相机的位置，接下来的三个参数表示目标观察点的位置（两点确定了视线的方向），最后三个参数表示了相机的方 向。
   

   模型矩阵变换
   描述物体的位置
   模型视图变换
   相机和物体是相对运动。所以一般用模型视图矩阵类表示相机与物体的相对位置。

2. 投影矩阵变换
   摄像机的视角以及视觉范围。类似对角的操作
   通过定义平截头体(视景体)

3. 视口矩阵变换
   视口矩阵变换是一种伪变换，是将规范化的设备坐标进行缩放到视口的变换。类型冲印胶片的操作
   

简单的OpenGL 操作顺序

   /// 1.控件OnCreate方法中
     // 设置清屏色
     GL.ClearColor(Color.SkyBlue);  // 设置清屏色
  /// 2. Resize方法中
     // 1. 设置视口
     GL.Viewport(0, 0, c.ClientSize.Width, c.ClientSize.Height); 

    // 2. 操纵投影矩阵，设置平截头体（比例通常和视口比例相同，否则输出画面会走样）
        //矩阵模式,投影矩阵,openGL基于状态机
       GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection);

        // 加载单位矩阵，重置矩阵的状态
       GL.LoadIdentity();
       
       // 设置平截头体（视景体）
       GL.Frustum(-aspect_ratio, aspect_ratio, -1.0f, 1.0f, 3.0f, 7.0f); // 创建平截头体
       // 另外一种方法
       //Matrix4 perpective  = Matrix4.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4,aspect_ratio,1.0f,100.0f);
       //GL.LoadMatrix(ref perpective);

 /// 3. Paint或者DrawFrame()方法中
      // 清除颜色缓冲区
      GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit);

      // 操纵模型视图矩阵,设置眼球参数
      GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
      GL.LoadIdentity();

      // 设置观察者参数
     Matrix4 mx4 = Matrix4.LookAt(0f, 0f, 5f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f);
      GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
      GL.LoadMatrix(ref mx4);
      // 绘制图形
      GL.Begin(BeginMode.Polygon);
      GL.Vertex3(-1.0f, -1.0f, 2.0f);
      GL.Vertex3(1.0f, -1.0f, 2.0f);
      GL.Vertex3(1.0f, 1.0f, 2.0f);
      GL.Vertex3(-1.0f, 1.0f, 2.0f);
      GL.End();

     // 交换缓冲区
     glControl1.SwapBuffers();